Diversität von Nachtfaltergemeinschaften entlang eines Höhengradienten in Südecuador (Lepidoptera: Pyraloidea, Arctiidae)

Titelangaben

Suessenbach, Dirk:
Diversität von Nachtfaltergemeinschaften entlang eines Höhengradienten in Südecuador (Lepidoptera: Pyraloidea, Arctiidae).
Bayreuth , 2003
( Dissertation, 2003 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

ZUSAMMENFASSUNG Entlang eines Höhengradienten (1040-2670 m ü. NN) wurde in einem Bergregenwald in Südecuador die Diversität der Nachtfalterüberfamilie Pyraloidea und der Familie der Arctiidae erforscht. Das Untersuchungsgebiet lag am Rande des Podocarpus-Nationalparks an der Ostabdachung der Anden, und die Studie war in eine dort lokalisierte interdisziplinäre Forschergruppe integriert. Die Nachtfalterartengemeinschaften wurden während dreier Feldaufenthalte im Frühjahr sowie im Herbst 1999 und Herbst 2000 mittels Lichtfang erfasst. Dies ergab eine Datenbasis von 10.344 Individuen der Pyraloidea verteilt auf 748 Arten und 4.491 Individuen der Arctiidae mit insgesamt 415 Arten. In dieser Dissertation werden diese beiden hochdiversen Herbivorentaxa hinsichtlich folgender Aspekte verglichen: Alpha-Diversität entlang des Höhengradienten, Artenwechsel mit wachsender Höhe, Einfluss abiotischer und biotischer Umweltparameter, die die Ausprägung der Diversitätsmuster erklären können, Änderung der vertikalen Verbreitungsbereiche der Nachtfalter und damit Prüfung von Rapoports Regel und jahreszeitliche Dynamik der Artengemeinschaften. Zur Quantifizierung der Alpha-Diversität der beiden Nachtfaltertaxa kamen, neben der reinen Artenzahl, Fishers Alpha, die "rarifizierte" Artenzahl und Extrapolationsverfahren zum Einsatz. Alle vier Maße ergaben nur gering voneinander abweichende Ergebnisse und zeigten deutlich, dass sich die beiden Taxa in der Veränderung ihrer Diversität mit der Höhe unterschieden. Die Diversität der Pyraloidea nahm mit der Höhe nahezu exponentiell ab. Ab ca. 2000-2200 m ü. NN blieb sie dann auf etwa gleichem Niveau. Die Diversität der Arctiidae veränderte sich im Höhenverlauf nur schwach und sank annähernd linear. Bei der Untersuchung der Beta-Diversität im Stationsgebiet konnten zwei erstaunliche Befunde gemacht werden. Zum einen wurde ein kontinuierlicher, gradueller Artenwechsel entlang der Höhe beobachtet. Es konnten keine distinkten Zonen, wie sie aus der Vegetationsanalyse des Untersuchungsgebietes bekannt sind und damit auch für die herbivoren Insekten zu erwarten waren, klassifiziert werden. Dies wurde mit Hilfe des NESS-Index und der nichtlinearen Multidimensionalen Skalierung als Ordinationsmethode quantifiziert. Zum anderen zeigte sich zwischen den beiden Nachtfalterfamilien eine außergewöhnliche Übereinstimmung im altitudinalen Artenwechsel. Um zu klären, welche Kräfte die unähnlichen Muster in der Alpha-Diversität einerseits und die verblüffend ähnlichen Muster der Nachtfalterfamilien im altitudinalen Artenwechsel andererseits bewirkten, wurden sowohl abiotische wie biotische Parameter in multiplen Regressionsmodellen auf ihren Erklärungswert getestet. Dabei wurden eigene Messungen der Temperatur und des Kronenschlusses und Daten über die Waldstruktur aus einer im selben Gebiet angefertigten Studie verwendet. Daten über die Diversität von Bäumen, Windern und Lianen waren nur für wenige Standorte verfügbar und konnten daher nur in einfachen bzw. Matrixkorrelationen mit den Erhebungen der Nachtfalter in Beziehung gesetzt werden. Die Temperatur war nach dem multiplen Regressionsmodell der einzige signifikante Parameter, der die Änderung der Diversität der Herbivoren mit der Höhe beeinflusste. In den Mustern der Beta-Diversität von Bäumen, Windern und Lianen fanden sich signifikante Übereinstimmungen mit den Matrizen beider Nachtfalterfamilien. Für die Untersuchung der Frage, ob es eine Zunahme der Höhenausdehnung der Verbreitung von Arten (= altitudinale Nischenbreite) mit der Höhe gab, wurden alle Arten ausgewählt, die mit mehr als 50 Individuen nachgewiesen worden waren. Damit sollten Sammelartefakte vermieden werden. Die Auswertungen - quantifiziert mit Hilfe der standardisierten Nischenbreite nach Levins (BA) - ergaben, dass für keines der beiden Nachtfaltertaxa eine Änderung der durchschnittlichen Höhenverbreitung mit zunehmender Meereshöhe zu finden ist. Damit widersprachen auch die Ergebnisse dieser Arbeit der sog. "altitudinalen Rapoport-Regel". Zur Untersuchung der Saisonalität dienten Teildatensätze aus den klimatisch extremsten Phasen im Jahr 1999 aus dem Kerngebiet der Reserva Biologica San Francisco. Ein Artenturnover war vorhanden. Nach genauerer Analyse der Daten konnte aber festgestellt werden, dass die kurze Trockenphase im Jahresverlauf keine ausgeprägte Saisonalität der Nachtfalter des Untersuchungsgebietes bewirkt hat und so die Voraussetzung für die Nutzung von Nachtfalterstichproben aus beliebigen Zeiten für Diversitätsvergleiche wenigstens näherungsweise gegeben war.

Abstract in weiterer Sprache

7. SUMMARY The diversity of the species rich moth family Pyraloidea and the somewhat species poor family Arctiidae was investigated along an altitudinal gradient (1040-2670 m above sea level) in a montane rainforest in southern Ecuador. The study area was situated at the border of the Podocarpus National Park on the eastern ridge of the Andes. The investigation was integrated into the work of a local inter-disciplinary research group. The moth ensembles were collected during 3 field trips in Spring and Autumn 1999 and in Autumn 2000 using light-traps. The result was a database with data from 10,344 individuals from the superfamily Pyraloidea, distributed between 748 species, and 4,491 individuals from the family Arctiidae with 415 species in total. In this dissertation the following aspects of these two highly diverse herbivore taxa are compared: alpha diversity along the altitudinal gradient, species change with increasing altitude, the influence of abiotic and biotic environmental parameters which might explain the representation of the patterns of diversity, changes in the vertical range of the moths, and thereby examining Rapoport's rule and seasonal dynamics of the species ensembles. In order to quantify the alpha-diversity of the two moth taxa, Fisher's alpha, the rarefied species number and an extrapolation procedure together with the species number were used. All four measurements produced only slightly different results, and clearly showed that the changes in diversity along the altitudinal gradient differ between the two taxa. The diversity of the Pyraloidea decreased exponentially with increasing altitude. From about 2,000-2,200 m above sea level the diversity remained approximately constant. The diversity of the Arctidiiae changed only slightly with the change in altitude, decreasing almost linearly. During the investigation of the beta-diversity two amazing findings were made. On the one hand a continual, gradual species change was seen along the altitudinal gradient. Contrary to expectation no distinct zones, as seen in analyses of the vegetation of the study area, and therefore expected for the herbivorous insects, could be determined. This was quantified using the NESS-Index and the non-lineal multi-dimensional scaling ordination method. On the other hand, the species change along the altitudinal gradient in the two moth families was unusually consistent. In order to determine which forces caused on the one hand the dissimilar pattern in the alpha-diversity, and on the other hand the astoundingly similar patter in the altitudinal species-change of the moth families, the explanation value of abiotic as well as biotic parameters were tested in multiple regression models. Own records of the temperature and canopy closure and data detailing the forest structure from another study which was carried out in the same area were used. Data covering the diversity of trees and lianas were only available for a few study sites and could therefore only be used in conjunction with the results of the moths in simple or matrix correlations. In the multiple regression model temperature was the only significant parameter which influenced the change in the diversity of the herbivores along the altitudinal gradient. With regards to the pattern of beta-diversity of trees and lianas, significant congruities with the matrices of the two moth families occurred. In order to address the question of whether there was an increase in the altitudinal range size of species (=altitudinal niche size) with increasing altitude, all species which were represented by more than 50 individuals were selected. This was done to avoid misrepresentation due to artefacts. The analyses, which were quantified using the standardised niche breadth following Levins (BA), showed that there was no change in the average altitudinal distribution with increasing height above sea level for either of the moth taxa. Therefore the results of this dissertation contradict "Rapoport's altitudinal rule". In order to check that the temporal dynamics of the moths are not so great that samples from different "seasons" are significantly different, some of the data from the most climatically extreme periods in 1999 in the central area of the Reserva Biologica San Francisco were compared. A species turnover occurred. But after a more detailed examination, one can assume that the dry period in the course of the year did not cause a pronounced seasonal effect on the moths in the investigated area, and thus the prerequisite required for using moth samples from arbitrary seasons for the purpose of diversity comparisons were at least approximately fulfilled.